RU2806259C1 - Method for assessing temperature and oxide thickness of steel strip - Google Patents
Method for assessing temperature and oxide thickness of steel strip Download PDFInfo
- Publication number
- RU2806259C1 RU2806259C1 RU2023112420A RU2023112420A RU2806259C1 RU 2806259 C1 RU2806259 C1 RU 2806259C1 RU 2023112420 A RU2023112420 A RU 2023112420A RU 2023112420 A RU2023112420 A RU 2023112420A RU 2806259 C1 RU2806259 C1 RU 2806259C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- specified
- steel strip
- heated
- strip
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к способу, позволяющему оценить температуру и толщину оксидного слоя полосовой стали.The present invention relates to a method for assessing the temperature and thickness of the oxide layer of steel strip.
Полосовая сталь проходит несколько термических обработок для улучшения её свойств. В большинстве таких обработок полосовую сталь нагревают выше определённой температуры, а затем более или менее быстро охлаждают.Strip steel undergoes several heat treatments to improve its properties. In most of these treatments, strip steel is heated above a certain temperature and then cooled more or less quickly.
Одним из наиболее распространённых видов термической обработки является отжиг, позволяющий повысить пластичность полосовой стали и снизить её твердость. В этом процессе полосу нагревают и выдерживают выше температуры рекристаллизации, а затем охлаждают. В процессе отжига поверхность полосы постепенно окисляется и, как правило, на её поверхности образуется слой оксида. Однако в зависимости от нескольких факторов (таких как условия отжига: например, температура, точка росы, атмосфера и марка стали) толщина слоя оксидов варьируется от 0 до 200 нм. Как правило, оксидный слой в основном состоит из FeO, исходя из термодинамических условий. One of the most common types of heat treatment is annealing, which increases the ductility of strip steel and reduces its hardness. In this process, the strip is heated and held above the recrystallization temperature and then cooled. During the annealing process, the surface of the strip is gradually oxidized and, as a rule, an oxide layer is formed on its surface. However, depending on several factors (such as annealing conditions: e.g. temperature, dew point, atmosphere and steel grade), the thickness of the oxide layer varies from 0 to 200 nm. Typically, the oxide layer is mainly composed of FeO, based on thermodynamic conditions.
Контроль температуры полосы и толщины оксидного слоя имеет ключевое значение для обеспечения соответствующего качества полосы, контроля процесса и адаптации последующих стадий процесса. В печи отжига этот контроль обычно осуществляют с помощью пирометров, использующих излучение полосы для измерения температуры.Control of strip temperature and oxide layer thickness is key to ensure appropriate strip quality, process control and adaptation of subsequent process steps. In an annealing furnace, this control is usually carried out using pyrometers, which use stripe radiation to measure temperature.
Тем не менее, изменение толщины оксидного слоя влияет на измерение температуры, выполняемое пирометрами. Действительно, предполагается, что чем толще оксидный слой, тем выше коэффициент излучения и тем больше интенсивность регистрируемого сигнала пирометрами. Однако повышение температуры стали также приводит к более высокому регистрируемому сигналу. Следовательно, пирометр не может надёжно определить наличие оксидного слоя, не говоря уже о его толщине. Когда интенсивность регистрируемого сигнала увеличивается, невозможно определить, связано ли это с повышением температуры, толщины оксидного слоя или того и другого.However, changing the thickness of the oxide layer affects the temperature measurements made by pyrometers. Indeed, it is assumed that the thicker the oxide layer, the higher the emissivity and the greater the intensity of the recorded signal by pyrometers. However, increasing the temperature of the steel also results in a higher recorded signal. Consequently, a pyrometer cannot reliably determine the presence of an oxide layer, let alone its thickness. When the intensity of the detected signal increases, it is impossible to determine whether this is due to an increase in temperature, the thickness of the oxide layer, or both.
Таким образом, температура, измеренная пирометром, ненадёжна, поскольку не учитывает изменение коэффициента излучения из-за изменения толщины оксидного слоя. Поэтому к температуре, определяемой пирометрами, применяется коэффициент, зависящий от коэффициента излучения измеряемого слоя. Было разработано несколько способов оценки температуры и коэффициента излучения полосовой стали во время отжига.Thus, the temperature measured by a pyrometer is unreliable because it does not take into account the change in emissivity due to changes in the thickness of the oxide layer. Therefore, a coefficient is applied to the temperature determined by pyrometers, depending on the emissivity of the layer being measured. Several methods have been developed to evaluate the temperature and emissivity of strip steel during annealing.
JP 09 033 464 раскрывает способ онлайн-измерения толщины окалины. Предложен шестистадийный процесс, включающий следующие стадии: JP 09 033 464 discloses a method for online measurement of scale thickness. A six-stage process has been proposed, including the following stages:
- детектирование в печи отжига инфракрасного излучения,- detection of infrared radiation in the annealing furnace,
- определение первой яркостной температуры S1 при длине волны L1 между 12 и 20 мкм, причём предполагается, что коэффициент излучения не зависит от толщины окалины, - determination of the first brightness temperature S1 at a wavelength L1 between 12 and 20 µm, and it is assumed that the emissivity does not depend on the thickness of the scale,
-определение второй яркостной температуры S2 при длине волны L2 между 2,5 и 4 мкм, при этом коэффициент излучения зависит от толщины окалины,- determination of the second brightness temperature S2 at a wavelength L2 between 2.5 and 4 μm, while the emissivity depends on the thickness of the scale,
- определение температуры стального листа по коэффициентам излучения при L1 и S1- determination of the temperature of a steel sheet by emissivity at L1 and S1
- расчёт коэффициента излучения e2 при L2 на основе определённой температуры стального листа и яркостной температуры S2,- calculation of emissivity e2 at L2 based on a certain temperature of the steel sheet and brightness temperature S2,
- определение толщины оксида по коэффициенту излучения e2.- determination of oxide thickness by emissivity e2.
Надёжность этого измерения ограничена, поскольку, хотя коэффициент излучения почти постоянен в диапазоне от 12 до 20 мкм, его изменение в процентах не является незначительным и может привести к погрешности измерения температуры более чем на 50°C. Кроме того, на коэффициент излучения в этой области длин волн особенно влияют мешающие потоки в промышленных условиях, которые снижают надёжность определения температуры. The reliability of this measurement is limited because although the emissivity is almost constant between 12 and 20 µm, the percentage change in emissivity is not negligible and can lead to a temperature measurement error of more than 50°C. In addition, the emissivity in this wavelength region is particularly affected by interfering flows in industrial environments, which reduce the reliability of temperature determination.
В JP 11324839 описан способ точного измерения толщины оксидной плёнки, сформированной на стальном листе. Способ включает две стадии:JP 11324839 describes a method for accurately measuring the thickness of an oxide film formed on a steel sheet. The method includes two stages:
принятие того, что температура стали равна температуре выдержки стали,acceptance that the temperature of the steel is equal to the holding temperature of the steel,
- измерение энергетической яркости поверхности стального листа при нескольких длинах волн от 2,5 до 10 мкм,- measurement of the energy brightness of the surface of a steel sheet at several wavelengths from 2.5 to 10 microns,
- определение толщины оксидной плёнки по соотношению энергетической яркости, толщины оксидной плёнки и коэффициента излучения.- determination of the thickness of the oxide film by the ratio of energy brightness, thickness of the oxide film and emissivity.
Надёжность этого измерения ограничена, поскольку в промышленности целевая температура выдержки может отличаться от температуры выдержки в печи. Кроме того, может быть несоответствие температуры между температурой выдержки и температурой стали во время измерения энергетической яркости.The reliability of this measurement is limited because in industry the target holding temperature may differ from the holding temperature in the oven. In addition, there may be a temperature mismatch between the soaking temperature and the steel temperature during luminance measurement.
Следовательно, необходима разработка способа, позволяющего точно и достоверно определять температуру полосовой стали с целью повышения достоверности и точности измерения толщины её оксидного слоя.Therefore, it is necessary to develop a method that allows one to accurately and reliably determine the temperature of strip steel in order to increase the reliability and accuracy of measuring the thickness of its oxide layer.
Эта цель достигается за счёт предложения способа по пункту 1 формулы изобретения. Способ также может включать любые характеристики по пунктам 2-8. Пункты 9-11 относятся к способам термической обработки с использованием измерения, выполненного по пунктам 1-8.This goal is achieved by proposing a method according to paragraph 1 of the claims. The method may also include any of the characteristics of items 2-8. Items 9-11 refer to heat treatment methods using the measurements made in items 1-8.
Другие характеристики и преимущества изобретения станут очевидными из последующего подробного описания изобретения.Other characteristics and advantages of the invention will become apparent from the following detailed description of the invention.
Для иллюстрации изобретения будут описаны различные осуществления и испытания в неограничивающих примерах, в частности, со ссылкой на следующие фигуры:To illustrate the invention, various embodiments and tests will be described in non-limiting examples, in particular with reference to the following figures:
фиг. 1 представляет блок-схемы способа измерения известного уровня техники и заявленного в настоящем изобретении;fig. 1 is a block diagram of a measurement method of the prior art and claimed in the present invention;
фиг. 2 иллюстрирует стадии осуществления настоящего изобретения;fig. 2 illustrates stages of implementation of the present invention;
фиг. 3 является графиком, представляющим относительную яркость в зависимости от длины волны для полосовой стали, имеющей различную толщину оксидного слоя;fig. 3 is a graph showing relative brightness as a function of wavelength for steel strips having different oxide layer thicknesses;
фиг. 4 представляет два измерения температуры, одно в соответствии с известным уровнем техники, другое в соответствии со способом по настоящему изобретению.fig. 4 shows two temperature measurements, one in accordance with the prior art, the other in accordance with the method of the present invention.
Изобретение относится к способу оценки толщины оксида и температуры, нагретой полосовой стали, подвергаемой термообработке при температуре от 100°С до 1100°С, включающему стадии:The invention relates to a method for assessing the oxide thickness and temperature of heated strip steel subjected to heat treatment at temperatures from 100°C to 1100°C, including the stages:
1) Измерение, по меньшей мере, двух значений интенсивности излучения при разных длинах волн в диапазоне от 1 до 5 мкм, испускаемого указанной нагретой полосовой сталью,1) Measuring at least two radiation intensities at different wavelengths in the range from 1 to 5 μm emitted by said heated steel strip,
2) Оценка температуры указанной нагретой полосовой стали, TОЦЕН, на основе2) Estimation of the temperature of the specified heated steel strip, T ESTIMATE , based on
- указанных, по меньшей мере, двух измеренных интенсивностей излучения и- specified at least two measured radiation intensities and
- эталонной интенсивности излучения, по меньшей мере, при эталонной длине волны, испускаемого эталонной полосовой сталью, имеющей определённую толщину оксидного слоя,- reference intensity of radiation, at least at a reference wavelength, emitted by a reference steel strip having a defined oxide layer thickness,
3) Оценка коэффициента излучения указанной нагретой полосовой стали, εОЦЕН, с использованием, по меньшей мере, одного из указанных измеренных значений интенсивности излучения и определённой температуры TОЦЕН,3) Estimation of the emissivity of the specified heated steel strip, ε ESTIMATE , using at least one of the specified measured values of radiation intensity and a certain temperature T ESTIMATE ,
4) Оценка толщины оксида (далее оксид - Ох), OxОЦЕН, указанной нагретой полосовой стали с использованием указанного определённого коэффициента излучения, εОЦЕН.4) Estimation of the thickness of the oxide (hereinafter oxide - Ox), Ox ESTIMATE , of the specified heated strip steel using the specified specific emissivity, ε ESTIMATE .
Термическая обработка, проводимая при температуре от 100°С до 1100°С, может представлять собой обработку отжигом, включающую стадию нагрева и стадию выдержки. Кроме того, после указанной термической обработки полосовую сталь можно охлаждать и наносить покрытие.The heat treatment, carried out at a temperature of from 100°C to 1100°C, may be an annealing treatment, including a heating step and a holding step. In addition, after the specified heat treatment, the steel strip can be cooled and coated.
Стадии заявляемого способа проиллюстрированы на фиг. 1.The stages of the proposed method are illustrated in Fig. 1.
На первой стадии процесса любым подходящим измерительным средством измеряют интенсивность, по меньшей мере, двух значений излучения, испускаемого нагретой полосовой стали, при разных длинах волн в области 1 - 5 мкм. Например, измеряют первую интенсивность излучения при длине волны 2 мкм и измеряют вторую интенсивность излучения при длине волны 4 мкм. Измерительными средствами могут быть два спектрометра или гиперспектральная камера. Эта первая стадия представлена на фиг. 1 графиком, иллюстрирующим интенсивность излучения в зависимости от длины волны, которая может быть получена указанными подходящими средствами измерения.In the first stage of the process, any suitable measuring instrument measures the intensity of at least two values of radiation emitted by the heated steel strip at different wavelengths in the region 1 - 5 μm. For example, a first radiation intensity is measured at a wavelength of 2 μm and a second radiation intensity is measured at a wavelength of 4 μm. The measuring instruments can be two spectrometers or a hyperspectral camera. This first stage is shown in FIG. 1 is a graph illustrating the intensity of radiation as a function of wavelength, which can be obtained by specified suitable measuring means.
Длина волны измеряемой интенсивности предпочтительно составляет не более 5 мкм, так как диапазон 5 - 8 мкм лежит в области поглощения воздуха, а также потому, что чем больше длина волны, тем больше погрешность оценки разности температур, поскольку она может быть выведена из следующего уравнения: The wavelength of the measured intensity is preferably no more than 5 µm, since the range of 5 - 8 µm lies in the air absorption region, and also because the longer the wavelength, the greater the error in estimating the temperature difference, since it can be derived from the following equation:
Интенсивность излучения при каждой длине волны, определённая регистрирующим средством, зависит главным образом от двух факторов: энергетической яркости и коэффициента излучения нагретой полосовой стали. Далее λ относится к длине волны, T относится к температуре полосовой стали, а OxTH относится к толщине оксидного слоя.The intensity of radiation at each wavelength, determined by the recording means, depends mainly on two factors: the energy brightness and the emissivity of the heated steel strip. Next, λ refers to the wavelength, T refers to the temperature of the steel strip, and Ox TH refers to the thickness of the oxide layer.
Энергетическая яркость полосовой стали, Энергетическая яркость (λ, T), зависит только от температуры полосовой стали и измеренной длины волны в соответствии с законом Планка.The energetic brightness of the steel strip, Energy brightness (λ, T), depends only on the temperature of the steel strip and the measured wavelength in accordance with Planck's law.
Коэффициент излучения конкретной марки полосовой стали, Коэффициент излучения (λ, OxTH), зависит от толщины оксидного слоя и длины волны. Следовательно, регистрируемая интенсивность может быть определена уравнением (1):The emissivity of a particular grade of steel strip, Emissivity (λ, OxTH ), depends on the thickness of the oxide layer and the wavelength. Therefore, the recorded intensity can be determined by equation (1):
(1) Интенсивность (T, λ, OxTH) = Коэффициент излучения (λ,OxTH )* Энергетическая яркость (λ,T)(1) Intensity (T, λ, Ox TH ) = Emissivity (λ, Ox TH )* Energy brightness (λ, T)
На второй стадии цель состоит в том, чтобы точно оценить температуру нагретой полосовой стали, используя указанные измеренные по меньшей мере две интенсивности излучения и, по меньшей мере две интенсивности эталонного излучения, при разных длинах волн, испускаемого эталонной полосовой сталью, имеющей известную температуру, для по меньшей мере N толщин оксидного слоя от 0 до 200 нм. Указанные N толщин оксидного слоя обозначаются как OxTHn.In the second stage, the goal is to accurately estimate the temperature of the heated steel strip, using the specified measured at least two radiation intensities and at least two reference radiation intensities, at different wavelengths, emitted by the reference steel strip having a known temperature, for at least N oxide layer thicknesses from 0 to 200 nm. The specified N thicknesses of the oxide layer are designated as Ox TH n.
N является целым числом. Предпочтительно N больше 10. Ещё более предпочтительно N больше 25. Предпочтительно шаг между каждой эталонной толщиной оксидного слоя составляет 5 нм.N is an integer. Preferably, N is greater than 10. Even more preferably, N is greater than 25. Preferably, the pitch between each reference oxide layer thickness is 5 nm.
Один из способов достижения этого будет представлен ниже. Члены уравнения (1) можно разделить на интенсивность излучения эталонной полосовой стали, что приводит к уравнению (2).One way to achieve this will be presented below. The terms of equation (1) can be divided by the radiation intensity of the reference steel strip, resulting in equation (2).
Из уравнения (2) можно легко вывести уравнение (3).From equation (2) we can easily derive equation (3).
(3)(3)
Член , равный , который может быть выражен в виде CT(T)/λ, где CT(T) равен , где T - температура нагретой полосовой стали, TREF представляет температуру эталонной полосовой стали и C2 является постоянной в формуле Планка, равной , где h является постоянной Планка, а k - постоянная Больцмана. Member , equal , which can be expressed as C T (T)/λ, where C T (T) is equal to , where T is the temperature of the heated steel strip, T REF represents the temperature of the reference steel strip and C 2 is a constant in Planck's formula, equal to , where h is Planck's constant and k is Boltzmann's constant.
Может быть определён линеаризованный коэффициент излучения, равный: . Комбинируя указанный линеаризованный коэффициент излучения и указанные по меньшей мере два эталонных коэффициента излучения эталона при разных длинах волн эталонной полосовой стали, имеющей известную температуру, для по меньшей мере N толщин оксидного слоя от 0 до 200 нм, можно аппроксимировать линеаризованный коэффициент излучения с помощью линейной функции. Например, указанная линейная функция может иметь наклон «a» и точку пересечения с осью y «b», где «a» и «b» аппроксимируются с использованием полиномиальной функции. Например, «a» = a1 x OxN 2 + a2 x OxN + a3, а «b» = b1 x OxN 2 + b2 x OxN + b3.The linearized emissivity can be determined to be: . By combining said linearized emissivity and said at least two reference reference emissivities at different wavelengths of reference steel strip having a known temperature, for at least N oxide layer thicknesses from 0 to 200 nm, it is possible to approximate the linearized emissivity using a linear function . For example, a specified linear function may have a slope of "a" and a y-intercept of "b", where "a" and "b" are fitted using a polynomial function. For example, "a" = a 1 x Ox N 2 + a 2 x Ox N + a3, and "b" = b 1 x Ox N 2 + b 2 x Ox N + b 3 .
Аналогичным образом линеаризованная интенсивность может быть определена как равная: . Путём объединения указанной линеаризованной интенсивности и указанных по меньшей мере двух значений эталонной интенсивности излучения при разных длинах волн, испускаемого эталонной полосовой сталью, имеющей известную температуру, для указанных по меньшей мере N толщин оксидного слоя от 0 до 200 нм, можно аппроксимировать линеаризованную интенсивность с помощью линейной функции.Similarly, the linearized intensity can be defined as equal to: . By combining said linearized intensity and said at least two reference intensities of radiation at different wavelengths emitted by a reference strip steel having a known temperature, for said at least N oxide layer thicknesses from 0 to 200 nm, the linearized intensity can be approximated by linear function.
Например, указанная линейная функция может иметь наклон «a» и точку пересечения с осью y «b». «a» и «b» могут быть аппроксимированы с помощью полиномиальной функции.For example, said linear function may have a slope of "a" and a y-intercept of "b". "a" and "b" can be approximated using a polynomial function.
Например, ‘a’ = a1 x OxN² + a2 x OxN + a3, and b= b1 x OxN² + b2 x OxN + b3 + CT(T).For example, 'a' = a 1 x Ox N² + a 2 x Ox N + a3, and b= b 1 x Ox N² + b 2 x Ox N + b 3 + C T (T).
Комбинируя уравнение 3 с линеаризованными интенсивностью и коэффициентом излучения, можно получить следующее уравнение: Combining Equation 3 with linearized intensity and emissivity, the following equation can be obtained:
Затем CT(T) можно найти, решая системы уравнений. Решение систем уравнений приводит к двум парам значений толщины оксида, связанных с CТ(T), т.е. с температурой нагретой стали. Специалист в данной области техники может легко исключить пару, представляющую несогласованное значение, установив допустимую область значений. Например, значение толщины оксида, являющееся отрицательным или превышающее пороговое значение (такое как 500 нм), или температура стали выше, чем температура плавления стали, могут рассматриваться как невозможные.C T (T) can then be found by solving systems of equations. Solving the systems of equations leads to two pairs of oxide thickness values associated with C T (T), i.e. with the temperature of heated steel. One skilled in the art can easily eliminate a pair representing an inconsistent value by establishing a valid range of values. For example, an oxide thickness value that is negative or greater than a threshold value (such as 500 nm) or a steel temperature higher than the melting point of the steel may be considered impossible.
Это позволяет найти расчётную температуру нагретого стального листа, TОЦЕН.This allows you to find the calculated temperature of the heated steel sheet, T ESTIMATE .
Чем больше количество значений измеренной интенсивности излучения, эталонной интенсивности излучения и эталонного коэффициента излучения, тем точнее коэффициенты полинома и, следовательно, выше точность оцениваемой температуры. The greater the number of values for measured irradiance, reference irradiance, and reference emissivity, the more accurate the polynomial coefficients and, therefore, the greater the accuracy of the estimated temperature.
Предпочтительно эталонная стальная полоса и нагретая стальная полоса имеют аналогичный состав или являются сталью одной и той же марки. Ещё более предпочтительно указанная эталонная стальная полоса имеет тот же состав, что и нагретая стальная полоса. Preferably, the reference steel strip and the heated steel strip have a similar composition or are the same grade of steel. Even more preferably, said reference steel strip has the same composition as the heated steel strip.
Как известно, согласно закону Планка, коэффициент излучения тела можно рассчитать, если известна его температура. Следовательно, на третьей стадии коэффициент излучения нагретой полосовой стали может быть оценен с использованием закона Планка и расчётной температуры TОЦЕН. Например, уравнение (5), где L представляет яркость по закону Планка, можно использовать для оценки коэффициента излучения. Это показано на фиг. 1. Расчётный коэффициент излучения обозначен как εОЦЕН.As is known, according to Planck's law, the emissivity of a body can be calculated if its temperature is known. Therefore, in the third stage, the emissivity of the heated steel strip can be estimated using Planck's law and the calculated temperature T EST . For example, equation (5), where L represents the luminance according to Planck's law, can be used to estimate the emissivity. This is shown in Fig. 1. The calculated emissivity is designated as ε ESTIMATE .
Более одного коэффициента излучения нагретой полосовой стали можно оценить, используя более одного из указанных по меньшей мере двух измеренных интенсивностей излучения.More than one emissivity of the heated steel strip can be estimated using more than one of the at least two measured emissivity intensities.
На четвёртой стадии толщина оксида железа может быть оценена с использованием вычислительного устройства, при этом толщина оксида железа строится на графике в зависимости от коэффициента излучения полосовой стали при определённой длине волны. Такая кривая представлена на фиг. 1, где толщина оксидного слоя представлена в зависимости от коэффициента излучения оксида FeO при определённой длине волны.In the fourth stage, the thickness of the iron oxide can be estimated using a computing device, and the thickness of the iron oxide is plotted against the emissivity of the steel strip at a certain wavelength. Such a curve is shown in Fig. 1, where the thickness of the oxide layer is presented as a function of the emissivity of FeO oxide at a certain wavelength.
Может быть оценена не только толщина оксида нагретой полосовой стали путём использования более чем одного расчётного коэффициента излучения.Not only the oxide thickness of the heated steel strip can be estimated by using more than one calculated emissivity.
В настоящем изобретении температура полосовой стали оценивается с использованием измерений и эталонных значений. Напротив, в известном уровне техники температура оценивалась с использованием прогнозируемой температуры процесса или двух яркостных температур, как показано на фиг. 2. Кроме того, предположение о том, что коэффициент излучения не зависит от толщины окалины для длины волны от 12 до 20 мкм, неверно, как показано на фиг. 3, где относительная яркость представлена в виде функции длины волны для толщины оксида от 0 до 500 нм.In the present invention, the temperature of the steel strip is estimated using measurements and reference values. In contrast, in the prior art, the temperature was estimated using the predicted process temperature or two brightness temperatures, as shown in FIG. 2. Moreover, the assumption that emissivity is independent of scale thickness for wavelengths between 12 and 20 µm is incorrect, as shown in FIG. 3, where the relative brightness is plotted as a function of wavelength for oxide thickness from 0 to 500 nm.
Таким образом, оцениваемая температура по настоящему изобретению определяется более точно и надёжно, поскольку она учитывает состояние поверхности (например, истинный коэффициент излучения) нагретой полосовой стали. Следовательно, это также позволяет улучшить оценку толщины оксидного слоя.Thus, the estimated temperature of the present invention is determined more accurately and reliably because it takes into account the surface condition (eg, true emissivity) of the heated steel strip. Consequently, this also allows for a better estimate of the thickness of the oxide layer.
Предпочтительно, чтобы указанная нагретая стальная полоса двигалась.Preferably, said heated steel strip moves.
Предпочтительно на стадии 1) измеряют, по меньшей мере, десять значений интенсивности излучения, испускаемого указанной нагретой полосовой сталью, при различных длинах волн в области 1-5 мкм, а на стадии 2) ТОЦЕН оценивают, используя указанные, по меньшей мере, десять значений интенсивности излучения. Более предпочтительно на стадии 1) измеряют, по меньшей мере, двадцать значений интенсивности излучения, испускаемого полосовой сталью, при различных длинах волн в области 1-5 мкм и на стадии 2) TОЦЕН оценивают с использованием указанных, по меньшей мере, двадцати значений интенсивности излучения. Чем больше используется значений интенсивности излучения, тем надёжнее оценки.Preferably, in step 1) at least ten radiation intensities emitted by said heated steel strip are measured at different wavelengths in the region of 1-5 μm, and in step 2) T ESTIMATE is estimated using said at least ten radiation intensity values. More preferably, in step 1) at least twenty radiation intensities emitted by the steel strip are measured at various wavelengths in the region of 1-5 µm and in step 2) T ESTIMATE is estimated using these at least twenty intensities radiation. The more radiation intensities used, the more reliable the estimates.
Предпочтительно указанные по меньшей мере два значения интенсивности излучения имеют разность длин волн, по меньшей мере, 0,1 мкм, более предпочтительно, по меньшей мере, 0,5 мкм и более предпочтительно, по меньшей мере, 1 мкм. По-видимому, чем больше разность длин волн, тем точнее будет оценка температуры.Preferably, said at least two radiation intensities have a wavelength difference of at least 0.1 µm, more preferably at least 0.5 µm and more preferably at least 1 µm. Apparently, the larger the wavelength difference, the more accurate the temperature estimate will be.
Предпочтительно нагретая стальная полоса и эталонная стальная полоса имеют сходный состав. Предпочтительно состав нагретой полосовой стали и эталонной стали имеет для каждого элемента различие в массовых долях не более 10%, более предпочтительно не более 5% и ещё более предпочтительно не более 2%. Например, при разнице массовых долей максимум 10%, если нагретая стальная полоса содержит 5% кремния, эталонная стальная полоса содержит от 4,5% до 5,5% кремния.Preferably, the heated steel strip and the reference steel strip have a similar composition. Preferably, the composition of the heated strip steel and the reference steel has for each element a difference in mass fractions of no more than 10%, more preferably no more than 5%, and even more preferably no more than 2%. For example, with a difference in mass fractions of maximum 10%, if the heated steel strip contains 5% silicon, the reference steel strip contains between 4.5% and 5.5% silicon.
Предпочтительно полосовая сталь находится при температуре от 500°С до 1100°С. Такой диапазон температур позволяет увеличить энергетическую яркость полосы в диапазоне 1-5 мкм, что повышает точность измерения. Температура полосовой стали в этом диапазоне предпочтительно наблюдается во время процесса отжига.Preferably, the strip steel is at a temperature of from 500°C to 1100°C. This temperature range makes it possible to increase the energy brightness of the strip in the range of 1-5 microns, which increases the measurement accuracy. The steel strip temperature in this range is preferably observed during the annealing process.
Более предпочтительно указанную термообработку проводят при температуре от 500°С до 1100°С, а на указанной стадии 1) диапазон длин волн измеряемых, по меньшей мере, двух значений интенсивности излучения составляет от 1 до 1,7 мкм. Этот диапазон длин волн является предпочтительным для этого диапазона температур, потому что изменение толщины окисленного слоя существенно влияет на коэффициент излучения по сравнению с другими диапазонами длин волн в интервале от 1 до 5 мкм. Во-вторых, этот диапазон оказывает наименьшее влияние на неопределённость измерения расчётной температуры на основе расчётного коэффициента излучения, поскольку находится в диапазоне от 1 до 5 мкм.More preferably, said heat treatment is carried out at a temperature of from 500°C to 1100°C, and in said step 1) the wavelength range of the measured at least two radiation intensities is from 1 to 1.7 μm. This wavelength range is preferred for this temperature range because changing the thickness of the oxidized layer significantly affects the emissivity compared to other wavelength ranges in the range of 1 to 5 µm. Secondly, this range has the least impact on the uncertainty of the estimated temperature measurement based on the estimated emissivity, since it is in the range from 1 to 5 μm.
Предпочтительно указанную термообработку проводят при температуре от 100°С до 500°С, а на указанной стадии 1) диапазон длин волн в котором измеряют, по меньшей мере, два значения интенсивности излучения составляет от 3 до 5 мкм. Такой диапазон является предпочтительным, поскольку изменение интенсивности излучения для этого диапазона температур в этой области больше, чем в диапазоне от 1 до 3 мкм.Preferably, said heat treatment is carried out at a temperature of from 100°C to 500°C, and in said step 1) the wavelength range in which at least two radiation intensities are measured is from 3 to 5 μm. This range is preferred because the change in radiation intensity for this temperature range in this region is greater than in the 1 to 3 µm range.
Предпочтительно указанные стадии 1) - 4) повторяют для нескольких точек нагретой поверхности полосовой стали. Более предпочтительно указанные стадии 1) - 4) выполняют для нескольких точек по ширине нагретой полосовой стали и по длине нагретой полосовой стали. Выполнение стадий 1) - 4) в нескольких точках поверхности нагретой полосовой стали позволяет составить карту толщины оксидного слоя и температуры нагретой полосовой стали в разных местах нагретой полосовой стали. Предпочтительно измерения проводят близко к краям полосы и близко к середине по ширине полосы.Preferably, the above steps 1) - 4) are repeated for several points on the heated surface of the steel strip. More preferably, said steps 1) to 4) are performed for several points along the width of the heated steel strip and along the length of the heated steel strip. Performing steps 1) - 4) at several points on the surface of the heated steel strip makes it possible to map the thickness of the oxide layer and the temperature of the heated steel strip at different locations of the heated steel strip. Preferably, measurements are taken close to the edges of the strip and close to the middle of the strip width.
Предпочтительно способ включает стадию картирования толщины оксида и температуры указанной полосовой стали с использованием расчётных толщин оксида и температур в указанных нескольких точках поверхности полосовой стали.Preferably, the method includes the step of mapping the oxide thickness and temperature of said steel strip using calculated oxide thicknesses and temperatures at said multiple points on the surface of the steel strip.
Изобретение также относится к способу термической обработки нагретой полосовой стали, выполняемой в печи, в котором осуществляют ранее описанный способ и используют указанную ТОЦЕН для контроля температуры печи.The invention also relates to a method for heat treating heated steel strip carried out in a furnace, in which the previously described method is carried out and the specified T ESTIMATE is used to control the temperature of the furnace.
Предпочтительно указанная печь включает секцию нагрева и секцию выдержки, ранее описанный способ выполняется в указанной секции нагрева, а указанная ТОЦЕН используется для контроля температуры печи во время указанной стадии нагрева.Preferably, said furnace includes a heating section and a holding section, the previously described method is carried out in said heating section, and said T EST is used to control the temperature of the furnace during said heating stage.
Во время стадий нагрева и выдержки целевые температуры для нагретой полосовой стали устанавливаются для достижения необходимых свойств. Благодаря описанному выше способу можно более точно и надежно контролировать температуру нагретой полосовой стали. Следовательно, температура печи и количество тепла, подводимого к нагретому стальному листу, могут варьироваться для согласования ТОЦЕН с заданной температурой.During the heating and holding stages, target temperatures for the heated steel strip are set to achieve the desired properties. Thanks to the method described above, the temperature of the heated steel strip can be controlled more accurately and reliably. Consequently, the temperature of the furnace and the amount of heat supplied to the heated steel sheet can be varied to match the T ESTIMATE to the target temperature.
Изобретение также относится к способу термической обработки полосовой стали, включающему стадию нагрева и стадию выдержки, выполняемому в печи, включающей горелки с регулируемой мощностью по ширине указанной нагретой полосовой стали, при этом описанный ранее способ выполняют во время указанной стадии нагрева и указанная расчётная толщина оксида OxОЦЕН используется для изменения мощности указанных горелок вдоль указанной нагретой полосовой стали и для гомогенизации толщины оксида по ширине указанной нагретой полосовой стали.The invention also relates to a method of heat treatment of strip steel, including a heating step and a holding step, carried out in a furnace including burners with adjustable power across the width of the specified heated strip steel, the previously described method being carried out during the specified heating step and the specified calculated thickness of the oxide Ox ESTIMATE is used to vary the power of said burners along said heated steel strip and to homogenize the oxide thickness across the width of said heated steel strip.
Поскольку по ширине полосы оценивается несколько значений толщины оксида, можно оценить изменение толщины оксида по ширине полосы. Затем можно изменять мощность горелок, чтобы гомогенизировать толщину оксида по ширине нагретой полосовой стали.Since several oxide thickness values are estimated from the stripe width, it is possible to estimate the change in oxide thickness across the stripe width. The burner power can then be varied to homogenize the oxide thickness across the width of the heated steel strip.
Экспериментальные результатыExperimental results
Проведён сравнительный эксперимент для оценки надёжности заявляемого способа. В этом эксперименте температуру нагретой полосовой стали измеряют тремя различными методами: пирометрами, методом измерения с клином и способом согласно настоящему изобретению. Результаты представлены на фиг. 4.A comparative experiment was carried out to evaluate the reliability of the proposed method. In this experiment, the temperature of the heated steel strip is measured by three different methods: pyrometers, the wedge method and the method according to the present invention. The results are presented in Fig. 4.
Известно, что метод измерения с клином является очень надёжным для стабильных условий, когда температура более или менее постоянна, но ненадежен для нестабильных условий, когда температура полосовой стали меняется.The wedge measuring method is known to be very reliable for stable conditions where the temperature is more or less constant, but unreliable for unstable conditions where the temperature of the strip steel varies.
На фиг. 4, где температура стабильна в течение примерно 12 минут, отчетливо видно, что расчётная температура по предложенному способу ближе к температуре, измеренной средством измерения с клином, чем к температуре, измеренной пирометрами. Следовательно, предложенный способ обеспечивает более точный способ.In fig. 4, where the temperature is stable for about 12 minutes, it is clearly seen that the calculated temperature by the proposed method is closer to the temperature measured by the wedge meter than to the temperature measured by pyrometers. Therefore, the proposed method provides a more accurate method.
Claims (17)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IBPCT/IB2020/059760 | 2020-10-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2806259C1 true RU2806259C1 (en) | 2023-10-30 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03293504A (en) * | 1990-04-11 | 1991-12-25 | Nippon Steel Corp | Measuring apparatus for oxide film and continuous burner control apparatus for thin steel plate |
| JPH0440329A (en) * | 1990-06-06 | 1992-02-10 | Nippon Steel Corp | Oxide film measuring instrument for heat treating furnace for steel belt |
| JPH0933464A (en) * | 1995-07-21 | 1997-02-07 | Kawasaki Steel Corp | Method for measuring surface scale of steel plate and method for measuring material quality |
| SU1840189A1 (en) * | 1984-10-15 | 2006-08-10 | Закрытое акционерное общество Московское научно-производственное объединение "СПЕКТР" | Thermal method for controlling remaining thickness of products |
| WO2017130251A1 (en) * | 2016-01-29 | 2017-08-03 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Thickness measurement method, thickness measurement device, defect detection method, and defect detection device |
| CN108344390A (en) * | 2018-02-06 | 2018-07-31 | 电子科技大学 | Change the coat thickness detection method of slope curve based on k range temperatures |
| JP2020008484A (en) * | 2018-07-11 | 2020-01-16 | 株式会社神戸製鋼所 | Oxide film thickness measuring device and method therefor |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1840189A1 (en) * | 1984-10-15 | 2006-08-10 | Закрытое акционерное общество Московское научно-производственное объединение "СПЕКТР" | Thermal method for controlling remaining thickness of products |
| JPH03293504A (en) * | 1990-04-11 | 1991-12-25 | Nippon Steel Corp | Measuring apparatus for oxide film and continuous burner control apparatus for thin steel plate |
| JPH0440329A (en) * | 1990-06-06 | 1992-02-10 | Nippon Steel Corp | Oxide film measuring instrument for heat treating furnace for steel belt |
| JPH0933464A (en) * | 1995-07-21 | 1997-02-07 | Kawasaki Steel Corp | Method for measuring surface scale of steel plate and method for measuring material quality |
| WO2017130251A1 (en) * | 2016-01-29 | 2017-08-03 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Thickness measurement method, thickness measurement device, defect detection method, and defect detection device |
| CN108344390A (en) * | 2018-02-06 | 2018-07-31 | 电子科技大学 | Change the coat thickness detection method of slope curve based on k range temperatures |
| JP2020008484A (en) * | 2018-07-11 | 2020-01-16 | 株式会社神戸製鋼所 | Oxide film thickness measuring device and method therefor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4881823A (en) | Radiation thermometry | |
| US10859370B2 (en) | Method for the fabrication of a steel product comprising a step of characterization of a layer of oxides on a running steel substrate | |
| US20230375412A1 (en) | Method for estimating the temperature and the oxide thickness of a steel strip | |
| RU2806259C1 (en) | Method for assessing temperature and oxide thickness of steel strip | |
| JPH06500387A (en) | Multiwavelength pyrometer | |
| Webster | Seebeck changes due to residual cold-work and reversible effects in type K bare-wire thermocouples | |
| US7038209B2 (en) | Device for detecting thermal conductivity by means of optical pulses | |
| JP2007010464A (en) | Method and apparatus for measuring thickness of oxide film on surface of sheet steel | |
| JPH07270130A (en) | Method of measuring thickness of oxide film | |
| JPH0933464A (en) | Method for measuring surface scale of steel plate and method for measuring material quality | |
| JP6716964B2 (en) | Steel sheet surface composition determination method, surface composition determination apparatus, manufacturing method, and manufacturing apparatus | |
| WO2002075264A1 (en) | Temperature measuring method and apparatus and semiconductor heat treatment apparatus | |
| RU2816834C1 (en) | Determination of steel product temperature | |
| Krapez | Measurements without contact in heat transfer: Multiwavelength radiation thermometry. Principle, implementation and pitfalls | |
| US20240118139A1 (en) | Estimation of the temperature of a steel product | |
| Hunter et al. | An Improved Method Of Multi-Wavelenth Pyrometry | |
| Bityukov et al. | Non-contact method of measuring surface temperature | |
| Suleiman et al. | Effect of dew point on the evolving spectral emissivity of advanced high strength steel during intercritical annealing | |
| WO2022097636A1 (en) | Device for estimating internal oxidation starting temperature, device for estimating internal oxidation layer thickness, method for estimating internal oxidation starting temperature, and program | |
| JP2632086B2 (en) | Radiation thermometry and radiation thermometer used for the temperature measurement | |
| Cywiak et al. | Influence of Size of Source Effect on Accuracy of LWIR Radiation Thermometers | |
| JP3655415B2 (en) | Radiation temperature measurement method | |
| RICHMOND et al. | Spectral Emittance of Ceramic‐Coated and Uncoated Specimens of Inconel and Stainless Steel | |
| JP2024022281A (en) | Temperature measurement device and temperature measurement method | |
| JP2002303551A (en) | Method and device for measuring temperature of in- furnace metallic material |